## BIOGAS SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF PADA STEAM POWER PLANT (Uji Kinerja Biogas Sebagai Bahan Bakar Pada Boiler)
Wirda 1) , iskandar 2) , azharuddin 3) , Steffi Monic Taroma 4)
1)2)3) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya
4) Mahasiswi Prodi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414 Fax: 0711-453211

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan    mengkaji  kinerja  biogas  sebagai  bahan  bakar  untuk keperluan  steam  power  plant.  Dalam  penelitian  ini  biogas  digunakan  sebagai bahan  bakar  pada  boiler  skala  laboratorium.  Untuk  mengetahui  kinerja  bahan bakar  sesuai  kebutuhan,  langkah  awal  yang  harus  dilakukan  adalah  dengan mengadakan  analisa  neraca  massa  dan  energi  pada  boiler  dan  menentukan efisiensi  thermal  untuk  masing-masing  kondisi  operasi  steam  power  plant  pada tingkat  tekanan  yaitu  10  bar,  20  bar  dan  30  bar.  Dengan  setiap  tingkat  tekanan tersebut  dianalisa  efisiensi  thermal  yang  dihasilkan.  Dari  hasil  perhitungan didapatkan  efisiensi  thermal  pada  10  bar  61,25  %,  20  bar  67,89  %  dan  30  bar 79,74  %    sehingga  dapat  diketahui  bahwa  biogas  mampu  mencapai  tekanan hingga  30  bar  dan  dari  setiap  tingkat  tekanan  efisiensi  thermal  tertinggi  pada tekanan 30 bar.
Kata kunci : tekanan, efisiensi thermal.

## Abstract
This  research  as  a  purpose  to  assess  the  performance  of  biogas  as  a  fuel  for steam  power  plant  needs.  In  this  research  biogas  is  used  as  boiler  fuel  at laboratory  scale.  To  determine  the  performance  of  the  fuel  as  needed,  the  first step that must be done is to conduct mass and energy balance analysis on boiler thermal efficiency and determine for each of the operating conditions of the steam power plant at 10 bar pressure level, 20 bar and 30 bar. With every pressure level was  analyzed  resulting  thermal  efficiency.  From  the  results  of  the  calculation  of thermal efficiency 61.25% at 10 bar, 20 bar and 30 bar 67.89% 79.74% so it can be  seen  that  biogas  is  able  to  achieve  pressures  up  to  30  bar  and  from  every level of the highest thermal efficiency of pressure at a pressure 30 bar .
Keywords : pressure, thermal efficiency

## 1. PENDAHULUAN
Akhir-akhir ini masalah energi menjadi topik pembicaraan masyarakat baik ditingkat nasional  maupun  internasional.  Energi  telah disadari  sebagai  suatu  kebutuhan  pokok, konsumsi  akan  energi  terus  meningkat setiap tahunnya, sementara cadangan terbatas.  Peningkatan  konsumsi  energi  ini seiring dengan berkembangnya sektor industri  dalam  proses  produksi  untuk menghasil  suatu  produk.  Salah  satu  bagian dari  suatu  industri  yang  menggunakan  dan menghasilkan  energi  cukup  besar  adalah steam power plant .
Oleh  karena  itu  dilakukan  upaya untuk  melestarikan  penggunaan  energi tersebut.  Upaya  yang  telah  dilakukan diantaranya  adalah  diversifikasi  energi  atau biasa  disebut  penggunaan  berbagai  jenis energi alternatif. Dengan  dilakukannya diversifikasi  energi  sesungguhnya  diperoleh pengalihan  kebutuhan  energi  fosil  ke  energi biomassa  yang  lebih  murah  dan  dalam penyediaannya cukup banyak.
Namun  dalam  penggunaan  biomassa sebagai  bahan  bakar  banyak  mengalami kendala  karena  bentuk  dan  ukuran  dari biomassa  yang  bervariasi  baik  dengan ukuran  besar  dan  kecil.  Oleh  karenanya pada  penelitian  ini  biomassa  yang  akan
digunakan  sebagai  bahan  bakar  boiler dikonversi  telebih  dahulu  menjadi  biogas sehingga  proses  akan  berlangsung  lebih mudah dan kontinyu.
Untuk mengetahui
tingkat keberhasilan  biogas  pada  proses  steam power  plant  langkah  awal  yang  harus dilakukan  adalah  dengan  mengadakan analisa  neraca  massa  dan  energi  pada boiler  sehingga  dapat  diketahui  kinerja bahan  bakar  sesuai  kebutuhan  sistem. Pendekatan  yang  dilakukan  pada  studi  ini adalah  uji  coba  biogas  dari  limbah  sayuran sebagai bahan bakar boiler skala laboratorium  pada  tekanan  maksimum  30 Bar.

## 1.1 TUJUAN
Sesuai  dengan  permasalahan  yang telah  disampaikan,  maka  secara  rinci penelitian ini bertujuan untuk menguji kinerja biogas sebagai bahan bakar untuk keperluan steam power plant sesuai kebutuhan dan menentukan efisiensi thermal untuk masing-masing kondisi operasi  steam  power  plant  pada  tingkat  10 s/d 30 Bar.

## 1.2 MANFAAT
1.  Sebagai  sumbangsi  ilmu  pengetahuan khususnya teknologi steam power plant 2.  Kondisi  operasi  optimum  nantinya  dapat scale  up dan  dapat  dipakai  untuk pengembangan industri pembangkit tenaga listrik
3.  Sebagai  informasi  bagi  pengembangan penelitian selanjutnya.

## 1.3 RUMUSAN MASALAH
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Teknik Energi Polsri
menggunakan perangkat steam  power plant skala  laboratorium  hasil  rancang  bangun dan  biogas  sebagai  bahan  bakar  hasil produksi  tim  peneliti.  Permasalahan  yang akan dibahas adalah menguji kinerja  biogas sebagai bahan bakar boiler. Untuk mengetahui  kinerja  bahan  bakar  (biogas) sesuai  kebutuhan  dan  menentukan  efisiensi thermal untuk masing-masing kondisi operasi  steam  power  plant  pada  tingkat  10 s/d 30 Bar.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1   Boiler
Boiler  adalah  bejana  tertutup  dimana panas  pembakaran  dialirkan  ke  air  sampai terbentuk  uap  panas  atau  steam  pada tekanan  tertentu  kemudian  digunakan  untuk mengalirkan  panas  ke  suatu  proses.  Sistem boiler  terdiri  dari: sistem  air  umpan, sistem bahan bakar dan sistem steam .

## 2.1.1   Jenis- Jenis  Boiler
Bagian  ini  menerangkan  tentang berbagai  jenis  boiler: Fire  tube  boiler dan
Water tube boiler ,
a. Fire Tube Boiler
Pada fire  tube  boiler ,  gas  panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk  dirubah  menjadi steam . Fire  tube  boiler biasanya  digunakan  untuk kapasitas steam yang  relative  kecil  dengan tekanan  steam  rendah  sampai  sedang. Sebagai pedoman, fire tube boilers kompetitif  untuk  kecepatan  steam  sampai 12.000  kg/jam  dengan  tekanan  sampai  18 kg/cm2.
Fire tube boilers dapat menggunakan  bahan  bakar  minyak  bakar, gas  atau  bahan  bakar  padat  dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis,
sebagian besar fire tube boilers dikonstruksi sebagai  ―paket‖  boiler  (dirakit  oleh  pabrik) untuk semua bahan bakar.
Gambar 2.1 Fire tube boiler
b. Water Tube Boiler
Pada water  tube  boiler ,  air  umpan boiler  mengalir  melalui  pipa-pipa  masuk kedalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan  oleh  gas  pembakar  membentuk steam  pada  daerah  uap  dalam  drum.  Boiler ini  dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam  sangat  tinggi  seperti  pada  kasus boiler  untuk  pembangkit  tenaga. Water  tube boiler yang  sangat  modern  dirancang dengan  kapasitas  steam  antara  4.500 – 12.000  kg/jam,  dengan  tekanan  sangat tinggi.  Banyak  water tube  boiler yang
dikonstruksi  secara  paket  jika  digunakan bahan  bakar  minyak  bakar  dan  gas.  Untuk water tube yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket.

## Gambar 2.2 Water Tube Boiler
Karakteristik  water  tube  boiler  sebagai berikut:
a. Forced,  induced dan balanced  draft
membantu untuk
meningkatkan efisiensi pembakaran
b. Kurang  toleran  terhadap  kualitas  air yang  dihasilkan  dari  plant  pengolahan air.
Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi

## 2.1.2   Neraca Kalor
Parameter kinerja boiler, seperti effisiensi  dan  rasio  penguapan,  berkurang terhadap waktu disebabkan buruknya pembakaran,  kotornya  permukaan  penukar panas dan buruknya operasi dan pemeliharaan.  Bahkan  untuk  boiler  yang baru  sekalipun,  alasan  seperti  buruknya kualitas  bahan  bakar  dan  kualitas  air  dapat mengakibatkan  buruknya  kinerja  boiler. Neraca  panas  dapat  membantu  dalam mengidentifikasi  kehilangan  panas  yang dapat atau tidak dapat dihindari. Uji efisiensi boiler  dapat  membantu  dalam  menemukan penyimpangan  efisiensi  boiler  dari  efisiensi terbaik  dan  target area  permasalahan  untuk tindakan perbaikan.

## 2.2    BIOGAS
Biogas  adalah  gas  mudah  terbakar (flammable)  yang  dihasilkan  dari  proses penguraian bahan organik oleh bakteri yang hidup  dalam  kondisi  kedap  udara  (bakteri anaerob)  terhadap  limbah-limbah  organik baik di digester (pencerna) anaerob maupun di  tempat  pembuangan  akhir  sampah (sanitary landfill). Gas ini sering dimanfaatkan  untuk  pemanas,  memasak,
pembangkit  listrik  dan  transportasi(saragih, 2010:5)
Biogas  dihasilkan  dari  fermentasi anaerob  oleh  bakteri  metanogenesis  pada bahan-bahan organik seperti kayu/tumbuhan, buah-buahan, kotoran hewan    dan  manusia  merupakan  gas campuran  gas  Metana  (60-70%),  CO 2 dan gas  lainnya.  Komposisi  biogas  bervariasi tergantung  pada  limbah  organik  dan  proses fermentasi  anaerob,  dengan  komposisi lengkap adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2 Komposisi biogas Komposisi % Methana (CH 4 ) 55-75 Karbon dioksida (CO 2 ) 25-45 Nitrogen (N 2 ) 0-0,3 Hidrogen (H 2 ) 1-5 Hidrogen sulfida (H 2 S) 0-3 Oksigen (O 2 ) 0,1-0,5

## 2.2.1  Kesetaraan Biogas
Kemampuan  biogas  sebagai  sumber energi  sangat  tergantung  dari  jumlah  gas metana. Setiap  1 m 3 metana setara  dengan 10  kwh.  Nilai  ini  setara  dengan  0,6  fuel  oil. Sebagai  pembangkit  tenaga  listrik,  energi yang  dihasilkan  oleh  biogas  setara  dengan 60 —100  watt  lampu  selama  enam  jam penerangan.  Berikut  adalah  Tabel  2.3  yang berisi  nilai  kesetaraan  biogas  dan  energi yang dihasilkannya
Tabel 2.3 Nilai  kesetaraan  biogas  dan energi yang dihasilkan Bahan bakar  1 m 3 biogas setara dengan Elpiji 0,46  kg Minyak tanah 0,62 liter Minyak solar 0,52 liter Bensin 0,8 liter Gas kota 1,5 m 3 Kayu bakar 3,5 kg
Sumber: hermawan dalam wardhana 2012

## 2.2.2  Proses Pembuatan Biogas
Secara garis
besar proses pembentukan biogas adalah sebagai berikut: a.    Tahap Hidrolisis Pada  tahap  hidrolisis, bahan  organik dienzimatik  secara  eksternal  oleh  enzim ekstraselular  (selulose,  amilase,  protease dan lipase) mikroorganisme. Bakteri
memutuskan  rantai  panjang  karbohidrat komplek, protein dan lipida menjadi senyawa  rantai  pendek.  Sebagai  contoh polisakarida  diubah  menjadi  monosakarida sedangkan  protein  diubah  menjadi  peptida dan asam amino.
b. Tahap Asidifikasi (Pengasaman)
Pada  tahap  ini  bakteri  menghasilkan  asam, mengubah  senyawa  rantai  pendek  hasil proses  pada  tahap  hidrolisis  menjadi  asam asetat,  hidrogen  (H2)  dan  karbondioksida. Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerobik yang dapat tumbuh dan berkembang  pada  keadaan  asam.  Untuk menghasilkan  asam  asetat,  bakteri  tersebut memerlukan  oksigen  dan  karbon  yang diperoleh  dari  oksigen  yang  terlarut  dalam larutan.  Pembentukan  asam  pada  kondisi anaerobik tersebut penting untuk pembentuk gas  metana  oleh  mikroorganisme  pada proses  selanjutnya.  Selain  itu  bakteri tersebut  juga  mengubah  senyawa  yang bermolekul  rendah  menjadi  alkohol,  asam organik,  asam  amino,  karbondioksida,  H 2 S, dan sedikit gas metana(Murjito,2010)
c.   Tahap Pembentukan Gas Metana yaitu  perubahan  dari  asam  asetat  menjadi methan.  CH 4 adalah  produk  akhir  dari degradasi  anaerob.  Pembentukan  methan dapat terjadi melalui dua cara. Cara pertama adalah  fermentasi  dari  produk  utama  dari tahap  pembentukan  asam,  yaitu  asam asetat  menjadi  CH 4 dan  CO 2 (fairus  et al,2011) :
CH 3 COOH CH 4 + CO 2
Cara  kedua  adalah  penggunaan  H 2 oleh beberapa methanogen untuk mereduksi CO 2 menjadi CH 4 . Reaksi yang terjadi adalah: 4H 2 + CO 2
CH 4 + 2H 2 O

## 2.2.3  Faktor Yang Mempengaruhi Proses Fermentasi Anaerobik
Beberapa  faktor  seperti  umpan  dan lingkungan sangat mempengaruhi perolehan biogas yang dihasilkan. Faktor-faktor tersebut diantaranya adalah sebagai berikut: a.      Komposisi umpan Umpan  yang  digunakan  biasanya memiliki  kandungan  nutrisi  utama  yang dibutuhkan  mikroorganisme  yang  terlibat dalam  proses,  yaitu:  karbon,  berfungsi sebagai sumber energi dan unsur pembangun tubuh mikroorganisme. Nitrogen,  berfungsi  sebagai  komponen pembangun  tubuh  mikroorganisme  (protein
dan asam lemak) dan menciptakan stabilisasi  kondisi  lingkungan  yang  optimum bagi  pertumbuhan  mikroba,  dan  posfat berfungsi  sebagai  komponen  pembangun tubuh mikroorganisme dan sebagai
makromineral serta menjaga kondisi lingkungan yang optimum bagi pertumbuhan mikroorganisme. Garam-garam organik
dalam jumlah kecil, berfungsi untuk mengontrol tekanan osmotik internal. b.      Kadar Air Agar  dapat  beraktifitas  secara  normal, mikroba  penghasil  biogas  memerlukan substrat  dengan  kadar  air  90%  dan  kadar padatan 8 – 10%. c.      Ukuran dan Densitas Umpan Semakin  kecil  ukuran  bahan  baku yang  digunakan,  proses  dekomposisi  akan semakin  cepat  karena  bidang  permukaan bahan  yang  kontak  dengan  mikroorganisme semakin luas. Sebaliknya, untuk bahan baku yang berukuran besar d.   Derajat Keasaman (pH) Terdapat  perbedaan  antara  pH  yang diperlukan  oleh acidogenic  bacteria dengan methanogenic  bacteria .  Acidogenic  bacteria memerlukan pH berkisar 4,5 – 7. Sementara itu,  methanogenic  bacteria  bekerja  pada kisaran  pH  6,2 –  7,8(5).  Pada  pH  rendah, laju  produksi  dan  akumulasi  asam  organik akan  lebih  berefek  negatif  terhadap  bakteri methanogenik  daripada  kelompok  bakteri yang lain.
Akumulasi  asam-asam  organik  akan menginhibisi  pertumbuhan  mikroba  yang terlibat dalam fermentasi dan akan membentuk  buffer  asam  lemah  yang  akan menyebabkan  pH  semakin  turun.  Apabila kondisi  ini  berlangsung  dalam  waktu  yang lama  maka  bakteri  penghasil  methan  yang sangat  sensitif  terhadap  lingkungan  akan mati  sehingga  proses  fermentasi  akan berhenti. Nilai pH yang tinggi akan menyebabkan  produksi  ammonium  yang cukup banyak. Ammonium dalam konsentrasi  tinggi  akan  bersifat  racun  yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme dalam fermentasi. Kestabilan  pH  fermentasi  dapat  dijaga dengan menggunakan kapasitas
penyangga. e.   Temperatur Umumnya  digester  yang  digunakan untuk  mengolah  sampah  kota  (municipal digester)  didesain  untuk  beroperasi  pada rentang  meshofilik.  Secara  alami  rentang temperatur mesofilik (30-35°C) dapat dicapai  oleh  proses  dekomposisi  anaerobik secara normal (fairus et al:2011).

## 2.2.4. Sifat  Fisika  dan  Kimia  komponen
Biogas
a. Gas Metana (CH 4 ) Sifat fisika metana sebagai berikut : Berat molekul  : 16,04 gram/mol Densitas : 7,2 x 10-4 gram/ml (pada 1
atm dan 0 o C) Titik didih : -161,4 o C Titik leleh : -182,6 o C Nilai kalor CH 4 : 13.279,302 Kkal/kg Nilai kalor biogas :  6.720 –  9660 Kkal/kg (Harasimowicz dkk., 2007)
Sifat kimia metana sebagai berikut :
 Reaksi  pembakaran  sempurna  gas metana menghasilkan gas karbondioksida dan uap air. CH 4 + O 2
CO 2 + H 2 O
 Reaksi halogenasi gas metana
menghasilkan klorometana dan HCl
CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl
b. Karbon dioksida (CO 2 ) Sifat  fisika  karbon  dioksida  (Perry,  1997) sebagai berikut : Berat molekul   : 44,01 gram/mol Densitas
: 1,98 x 10-3 gram/ml (pada 1 atm dan 0 o C) Titik leleh : -55,6 o C (pada tekanan 5,2 atm) Titik didih
: -78,5 o C
Sifat kimia karbon dioksida sebagai berikut :  Karbon dioksida bereaksi dengan natrium  hidroksida  membentuk  natrium karbonat (Vogel, 1985).
Reaksi:
NaOH + CO 2
Na 2 CO 3 + H 2 O
c. Oksigen (O 2 )
Sifat  fisika  oksigen  (Perry,  1997)  sebagai berikut :
Berat molekul : 16 gr/mol Temperatur kritis : -118 0 C Tekanan kritis : 49,7 atm Titik didih : -183 0 C Titik beku : -218,4 0 C Densitas
: 1,43 x 10-3 gr/ml Sifat kimia oksigen sebagai berikut :
 Oksigen  (O 2 )  diperoleh  dengan  cara elektrolisis Reaksi:
2H 2 O (l) 2H 2 (g) + O 2 (g)
 Oksigen bereaksi dengan alkana menghasilkan  gas  karbondioksida  dan uap air (pembakaran sempurna).
Reaksi:
CH 4(g) + 2 O 2 (g) CO 2(g) + 2H 2 O (g)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini
dilakukan di laboratorium  Teknik  Energi  Jurusan  Teknik Kimia,  Politeknik  Negeri  Sriwijaya.  Steam power  plant  yang  menjadi  objek  penelitian adalah perangkat alat hasil rancang bangun mahasiswa  D  IV  Teknik  Energi  skala laboratorium  yang  terkoneksi  dengan Bio Reactor sebagai penghasil gas methane.

## 3.2   Alat dan Bahan Penelitian

## 3.2.1.  Peralatan Operasi
Adapun  alat  operasi  yang  digunakan dalam  proses  penelitian  ini  adalah  1  unit steam  turbin  generator  yang  terdiri  dari komponen sebagai berikut:
1.  furnace, terdiri dari : a.  Burner :1 buah b.  Water tube on economizer   :1 buah c.  Water tube on saturated :1 buah d.  Water tube on superheated   :1 buah e.  Nozzel :1 buah f.  Cerobong gas buang :1 buah 2. steam drum, terdiri dari: a.  T1 (temperature indicator) :3  buah b.  P1 (pressure indicator) :1  buah c.  Level volume feed water :1  buah d.  Valve steam :1  buah e.  Valve blowdown :1  buah f.  Valve air umpan :1  buah 3. unit perangkat turbin uap a.  Roda daya :1  buah b.  Effluen kondensat :2  buah 4. generator penghasil daya AC dan DC : 1 buah 5. Panel instrumen, terdiri dari : a.  Lampu indikator :1  buah b.  Voltmeter :1  buah c.  Flowmeter :2  buah 6. kompresor :1  buah

## 3.1.2. Peralatan  Operasi  Unit  Reaktor Biogas
Alat  operasi  Unit  Reaktor  Biogas  yang digunakan untuk proses penelitian adalah :
-  Methagenation  Reactor  kapasitas  2000  L : 1 unit
- Hydrolysis and Acidegonesis Reactor kapasitas 1700 L : 1 unit - Pompa sentrifugal  0,5 HP : 2
unit

## 3.2.2  Bahan yang digunakan
Berikut merupakan Bahan-bahan yang  digunakan  pada  unit  Steam  turbin generator dan Reaktor Biogas : 1.  Air Bersih : 1000   liter 2.  Udara Tekan : 35 liter/jam 3.  GCM : 1 kg 4.  Sampah organik : 1 ton
5  Prosedur Percobaaan
a.  Memeriksa  keberadaan  air  pada  steam drum
b.  Memastikan valve (v-01) terbuka
c.  Setelah  feed  water  terisi,  valve  (v-01) ditutup
d.  Memastikan  valve  yang  ada  di  area steam  drum  tertutup  penuh  ini  dilakukan untuk  menghindari  adanya  kehilangan tekanan pada saat operasi berlangsung
e.  Membuka  valve  bahan  bakar  (v-02)  dan mengatur  laju  alir  bahan  bakar    dengan flowmeter (f-02).
f.  Membuka valve udara (v-03) dan mengatur laju alir udara dengan flowmeter (f-03) dan di sesuaikan dengan rasio penelitian (15-35)
g.  Memulai pembakaran dengan pengapian di luar
h.  Membiarkan  proses  pembakaran  hingga mencapai  steady  state,  setelah  itu melakukan pengambilan  data temperatur
economizer,  preheater  dan  superheater, dinding  furnace,  exhaust  gas,  tekanan steam.Dengan interval waktu 10 menit.
i.  Apabila  tekanan  steam  sudah  mencapai 10 bar, valve (v-04) di buka  penuh.
j.  Selanjutnya  dilakukan  hal  yang  sama pada saat mencapai tekanan 20  bar dan 30 bar
k.  Mencatat  voltase  listrik  yang  di  hasilkan oleh generator
l.  Mencatat  temperatur  kondensat  yang keluar dari turbin uap.
m. Setelah selesai pengambilan data, proses  dihentikan  dengan  menghentikan distribusi bahan bakar dan udara dengan menutup  valve  bahan  bakar  (v-02)  dan (v-03).  Percobaan  selanjutnya  dilakukan dengan prosedur yang sama.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1    Hasil
Dari hasil penelitian yaitu biogas yang dihasilkan  dari  bahan  organik,  didapatkan komposisi biogas dengan kandungan seperti yang terlampir pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Komposisi Biogas
Komposisi % mol CH 4 68,48 CO 0,3 CO 2 29 N 2 1,5 H 2 O 0,15 H 2 0,1 O 2 0,5 Tabel.4.2 Tabel Hasil Pengamatan komponen Temperatur ( 0 c) Tekanan (bar) Waktu operasi (menit) Massa (kg) biogas 29 20 60 3 80 3,9 94 4,622 Udara 32 1 - - Steam 170 10 60 24 215 20 80 35 240 30 94 48 No Biogas Steam Efisiensi thermal (%) SFC (kkal/kg) Kg Mol Tekanan (bar) Temperatur ( 0 C) 1 3 122,828 10 170 61,25 1081 2 3,9 161,086 20 215 67,89 989,09 3 4,622 189,276 30 240 79,74 847,37
4.2.1  Profil temperatur dan tekanan steam Selama proses. Proses  pemanasan  air  umpan  boiler menjadi steam dilaksanakan secara simultan  dari  tekanan  atmosfer  sampai tekanan  30  bar  yang  menjadi  target maksimum.  Selama  proses  pemanasan berlangsung variabel-variabel operasi seperti  perubahan  temperatur  dan  tekanan serta    laju  pemakaian  bahan  bakar  diamati dengan  seksama.  Dari  hasil  pengamatan pada  stadium  awal  kenaikan  temperatur  air umpan  boiler  berjalan  lambat,  hal  ini disebabkan  sebagian  besar  kalor  terkuras untuk  menaikan  kalor  sensible  air  hingga mencapai  titik  didihnya,  hal  serupa  terjadi pada kenaikan tekanan uap.
Penomena  ini  berlasung  kurang  lebih satu jam. Dimana temperatur steam mencapai  170 o C  (10  Bar)  jenuh.  Setelah kondisi  saturasi  ini  dilampaui,  kenaikan temperatur  membentuk  trent  exponensial sampai tekanan 20 Bar, namun masih dalam kondisi  transisi  untuk  menuju  super  heated. Trent  superheated  nampak  jelas  pada kenaikan  tekanan  dari  20  Bar  menuju  30 Bar(240 o C)  dimana  sistem  sudah  mencapai kondisi superheated, yakni kenaikan temperatur  sudah  melampaui  temperatur saturated (230 o C). Untuk lebih jelas penomena  proses  ditampilkan  pada  grafik berikut ini.
Gambar 4.1 Fenomena Proses
4.2.2  Efisiensi Thermal Boiler dan Specific Fuel Consume Dari hasil pengamatan
dan perhitungan  diperoleh  efisiensi  Thermal boiler  untuk  masing-masing  tekanan  10  s/d 30  bar  adalah  61,25  %,  67,89  %  dan  79,74 %  dan  SFC  berturut-turut  1081  ;  989  ;  847 Kcal/kg  steam,  hal  ini  menunjukkan  bahwa kenaikan  tekanan  diatas  10  bar  akan diperoleh  penghematan  energi  dibanding tekanan  10  bar,  hal  ini  disebabkan  karena pada rentang 1-10 bar sebagian besar kalor digunakan untuk menaikan kalor sensible air
hingga  mencapai  titik  didihnya  dan  lamanya waktu  yang  dibutuhkan  untuk  mencapai tekanan  10  bar.  Secara  lebih  sfesific  dapat diperlihatkan  oleh  SFC  yang  semakin mengecil  dengan  meningkatnya  tekanan steam.  Untuk  lebih  jelasnya  nilai-nilai tersebut  ditampilkan  pada  gambar  4.2 berikut :
Gambar 4.2 Hubungan SFC dan Tekanan
Dengan  demikian,  maka  efisiensi thermal  akan  meningkat  seiring  dengan meningkatnya  tekanan  yang  dicapai,  dan diikuti dengan menurunnya konsumsi bahan bakar untuk mencapai target setiap kenaikan  tekanan.  Secara  rinci  dapat  dilihat pada grafik 4.3 berikut.
Gambar 4.3 Hubungan  Efisiensi    dan Tekanan 5. Kesimpulan Dari hasil pengamatan
dan perhitungan terhadap uji kinerja biogas pada steam power plant, maka dapat disimpulkan: 1.  Tekanan operasi steam power plant pada 30  bar  lebih  efisien  dari  tekanan  20  bar dan 10 bar.
2.  Peningkatan  tekanan  sampai  30  bar akan  menurunkan  nilai  SFC,  yang  bearti terjadi penurunan konsumsi energi.
3.  Ditinjau  dari  energi  yang  dibangkitkan oleh  biogas  mampu  membangkitkan steam  hingga  30  bar,  maka  dapat disimpulkan bahwa biogas dapat dijadikan  energi  masa  depan  untuk steam power plant.
61.25 67.89 79.74 50 60 70 80 90 0 20 40 e ff isi e n si th e rm al (% ) tekanan (bar)

## DAFTAR PUSTAKA
1. Affandi,  yusuf  et  al.  ‗Tugas  Rekyasa Termal Boiler‘: Institut Teknologi Sepuluh November 2. Fairus,  Sirin  et  al.2011.  ‗Pemanfaatan Samapah Organik Secara Padu Menjadi  Energi  Alternatif  Biogas  Dan Briket‘  Materi  dipresentasikan  dalam Prosding  Seminar  Nasional  Teknik Kimia, 22 februari 2011, Institut Teknologi Nasional, Yogyakarta.
3. Fessenden, Ralp J. and J. S. Fessenden, Kimia Organik Jilid 1, Edisi
Ke-3,  Erlangga,  Jakarta,  1989,  pp.  102
– 103.
4. Furi, Trievita Anna.2010. ‗Studi pengaruh  rasio  udara  dengan  bahan bakar  biodiesel  terhadap  effisiensi thermal Water tube boiler‘ :Polsri
5. Gunawan,  Totok.2010.‘  Desain  air  fuel
ratio control berbasis optimasi kandungan  O 2 pada  gas  buang  di  PT. PERTAMINA  REFINERY  UNIT  IV CILACAP dengan menggunakan sistem fuzzy‘: surabaya.
6. Hambali, E, dkk.2008.‖Teknologi
Bioenergi‖.Agro Media:Jakarta
7. Harasimowicz,  M.,  P.  Orluk  ,  G. Zakrzewska-Trznadel and A.G. Chmielewski,  Application  of  Polyimide Membranes  for  Biogas  Purification  and
Enrichment,  Journal  of  Hazardous Materials,  2007,  vol.  144,  pp.  698 –
702.
8. Hidayat,Herman.2004. Pengantar Teknologi  Proses  Pembakaran,Materi dipresentasikan dalam Pelatihan Teknologi Energi Dan Batubara. 9. Hougen,  Olaf  A.1961.‘Chemical  proses principles‘, part 1, moderen asia edition: tokyo. 10.  Institut Pertanian Bogor.2011.‖Biomassa‖. http://web.ipb.ac.id/BIOMASSA/pendah uluan.htm, 25 maret 2013) 11. Kadir,  Abdul.2005.  ‗Energi‘,  vol.3,  p. 257 12.  Konservasi Adalah Energi Investasi.(2010). Listrik Indonesia 13.  Murjito.2010.  Desain  alat  penangkap gas  methane  pada  sampah  menjadi biogas. Teknik mesin universitas muhammadiyah palembang. 14.  Mahandri, Cokorde Prtapti.2010. ‗Fenomena Flame‘ http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/1320 60-D%2000912-Fenomena%20flame-
Literatur.pdf
15. PT.  PLN.2006.‘  Pengoprasian  Sistem Bahan Bakar‘: Suralaya.
16. Perry,  R.  H.,  Perry‘s  Chemical Engineers‘  Handbook,  7th  Edition,  Mc Graw  Hill  Companies  Inc.,  New  York, 1997, pp. table 2-1 & 2-2
17. Septanto, Arifiko.2010.‘ Intrgrasi Sistem
Kontrol  Dan  Safety  Pada  Laju  Pipa
Bahan Bakar boiler Berbasis State Flow Diagram‘: Surabaya http://id.scribd.com/doc/96175275/ITS- Undergraduate-9484-2404100041- Paper 18.  Vogel,  Arthur,  Buku  Teks  Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro,  Edisi  Ke-5,  Kalman  Media Pusaka, Jakarta, 1985, pp. 110 – 118